Diseño de un Sistema Puesta a Tierra a un Aeropuerto ubicado en Puerto Ordaz - Estado Bolívar - Venezuela, en este diseño se calcula el Índice de Riesgo y de acuerdo a este valor se instalan cuatro pararrayos puntas de Franklin en el aeropuerto...

1. República Bolivariana de Venezuela.
Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria.
Universidad Fermín Toro.
Alumno: Carrasco Gregory C.I.: 19.104.283.
Asignatura: Sistemas Puesta a Tierra. Sección: A.
Profesor: Ing. Espc. Molina Juan.
Cabudare, 23 de Julio de 2011

2. El Aeropuerto Internacional del Orinoco Manuel Piar SVPR es el Sexto Aeropuerto
en Importancia dentro de Venezuela y el principal terminal aéreo del Sur del país.
Se encuentra ubicado en el Municipio Caroní del Estado Bolívar sirviendo a la
Ciudad Guayana y movilizando un promedio diario de 1.200 personas (440.000
anuales) en 20 aeronaves. Actualmente funcionan cinco de las principales
aerolíneas venezolanas y dos compañías aerotaxis. Recientemente fue sometido a
una remodelación y modernización de sus instalaciones en la cual entre otras cosas
fueron instalados 3 Pass Ways. A pesar de ser catalogado como Aeropuerto
Internacional no posee destinos internacionales regulares; sin embargo, en
temporada alta se ofrecen vuelos Charter a Georgetown (Guyana) y Puerto España
(Trinidad), no tiene vuelos internacionales se están haciendo trámites para vuelos a
Manaos (Brasil).

3. Para diseñar un sistema puesta a tierra, se deben tener en cuenta ciertos
materiales y otros factores de la estructura donde se pretende instalar un
SPAT, cada uno de estos materiales o factores identificados previamente les
viene asociado un número, el cual es el valor del índice de una determinada
letra del abecedario, con estos valores se procede a realizar una suma
algebraica la cual nos va a dar el valor total del índice de riesgo, este valor
nos va a orientar acerca del tipo de protección a implementar en la
estructura, que para nuestro caso la estructura sería el aeropuerto. El valor
del índice de riesgo va a estar dentro de un determinado intervalo, depende
de ese intervalo, se hace un análisis acerca de sí la estructura necesita o no
un SPAT y si lo necesita con que prioridad lo necesita.

5. IR = A + B + C + D + E + F + G
Donde:
IR: Índice de Riesgo, este valor va a ser interpretado según el intervalo en que se
encuentre.
A, B, C, D, E, F y G: Estas literales van a tener un valor definido luego de
establecer cuales son los materiales del aeropuerto y otros factores como: altura,
tormentas por año, grado de aislamiento, entre otros.

6. El Índice de Riesgo debe ser interpretado de la siguiente forma, según sea su
valor:
0 - 30: Sistema de protección opcional.
31- 60: Se recomienda una protección.
Más de 60: La protección es indispensable.
Básicamente, este índice de riesgo nos permite saber si la estructura necesita
protección o no, y en caso de necesitarla con que prioridad se necesita.

7. ÍNDICE DE RIESGO “A”:
USO AL QUE SE DESTINA LA ESTRUCTURA VALOR DEL
ÍNDICE A
Casas y otras construcciones de tamaño similar. 2
Casas y otras construcciones de tamaño similar con antenas 4
exteriores.
Industrias, talleres y laboratorios. 6
Edificios de oficina, hoteles, edificios de apartamentos. 7
Lugares de reunión, como iglesias, auditorios, teatros,
museos, salas de exposición, tiendas por departamentos, 8
oficinas de correos, estaciones, aeropuertos y estadios.
Escuelas, hospitales, guarderías infantiles y ancianatos. 10

8. ÍNDICE DE RIESGO “B”:
TIPO DE CONSTRUCCIÓN VALOR DEL
ÍNDICE B
Estructura de acero con techo no metálico. 1
Concreto forzado con techo no metálico 2
Ladrillo, concreto liso o albañilería, con techo no metálico de 4
material incombustible.
Estructura de acero o concreto armado con techo metálico. 5
Estructura de madera o con revestimiento de madera con 7
techo no metálico de material incombustible.
Ladrillo, concreto liso, albañilería, estructura de madera con 8
techo metálico.
Cualquier construcción con techo de material combustible. 10

9. ÍNDICE DE RIESGO “C”:
CONTENIDO O TIPO DEL INMUEBLE VALOR DEL
ÍNDICE C
Inmuebles residenciales, oficinas, industrias y talleres con 2
contenido de poco valor, no vulnerable al fuego.
Construcciones industriales o agrícolas que contienen 5
material vulnerable al fuego.
Plantas y subestaciones eléctricas y de gas, centrales 6
telefónicas y estaciones de radio y televisión.
Plantas industriales importantes, monumentos y 8
edificios históricos, museos, galerías de arte y
construcciones que contengan objetos de especial
valor.
Escuelas, hospitales, guarderías y lugares de reunión. 10

10. ÍNDICE DE RIESGO “D”:
GRADO DE AISLAMIENTO VALOR DEL
ÍNDICE D
Inmuebles localizados en un área de inmuebles o 2
árboles de la misma altura, en una gran ciudad o
bosque.
Inmuebles localizados en un área con pocos inmuebles de 5
la misma altura.
Inmueble comlpletamente aislado que excede al menos 10
dos veces la altura de las estructuras o árboles vecinos.

11. ÍNDICE DE RIESGO “E”:
TIPO DE TERRENO VALOR DEL
ÍNDICE E
Llanura a cualquier altura sobre el nivel del mar. 2
Zona de colinas. 6
Zona montañosa entre 300 y 1000 m. 8
Zona montañosa por encima de 1000 m. 10

12. ÍNDICE DE RIESGO “F”:
ALTURA DE LA ESTRUCTURA VALOR DEL
ÍNDICE F
Hasta 9 m. 2
de 9 m a 15 m. 4
de 15 m a 18 m. 5
de 18 m a 24 m. 8
de 24 m a 30 m. 11
de 30 m a 38 m. 16
de 38 m a 46 m. 22
de 46 m a 53 m. 30

13. ÍNDICE DE RIESGO “G”:
NÚMERO DE DÍAS DE TORMENTAS VALOR DEL
POR AÑO ÍNDICE G
Hasta 3. 2
de 3 a 6. 5
de 6 a 9. 8
de 9 a 12. 11
de 12 a 15. 14
de 15 a 18. 17
de 18 a 21. 20
más de 21. 21

14. Con los valores de los índices obtenidos previo análisis de la estructura, se
calcula el Índice de Riesgo, los valores obtenidos son los siguientes de
acuerdo a las tablas antes mostradas: A = 8 (Aeropuerto), B = 2 (Concreto
forzado con techo no metálico), C = 8 (Construcciones Importantes), D = 2
(Inmuebles localizados en una ciudad), E = 2 (Llanura a cualquier altura
sobre el nivel del mar), F = 2 (Altura de la Estructura) y G = 21 (Tormentas
por año). Vale recalcar que estos son los valores de los índices y no de un
valor determinado de por ejemplo la altura de la estructura. Ahora,
calculamos el Índice de Riesgo:
IR = A+ B + C + D + E + F + G = 8 + 2 + 8 + 2 + 2 + 2 + 21 = 45

15. El valor 45 del Índice de Riesgo se encuentra entre 31 – 60, por la
tanto se recomienda una protección para el aeropuerto, la cual puede
ser un pararrayo.

16. Puntas
de
Franklin
Bajantes
Toma
de
Tierra

17. Punta
de Torre
Franklin de
Control
Bajante
Toma
de
Tierra
Barra MGB

18. Se colocaron cuatro Puntas de Franklin como pararrayos, para proteger a cada
uno de los sistemas del aeropuerto como: Torre de Control, Sistema de Pasajes
de las Aerolíneas, Sala de Comunicaciones y Control de Acceso a los Aviones;
cada una de las puntas cuenta con su respectivo Bajante (Cable de Cobre
Empotrado), el cual va a ser el camino por donde van a drenar las corrientes
producida por algún rayo que capte cualquiera de las Puntas de Franklin, estas
corrientes parásitas de valor elevado van directamente a una barra de cobre
(Barra MGB) que está bajo tierra, es acá donde concluye el trayecto de las
corrientes malas o excesivas, a esta barra de cobre también se le conoce como
toma de tierra. Vale recalcar, que a mayor altura de la punta de Franklin mayor
es el radio de protección a los equipos y personas, ya que sabemos que está
punta genera un cono de protección ante la presencia de descargas eléctricas.

20. Zona donde se
instalaron las
puntas de Franklin

38. Se escogió como pararrayos a la punta de Franklin, ya que la misma es
económica comparado con la Jaula de Faraday, la cual es muy costosa.
Además, en la zona donde se encuentra el aeropuerto, se caracteriza por una
época de lluvia y otra de sequía ambas muy marcadas; ya que el clima es tropical,
aunque varía según las zonas; así, las áreas bajas presentan unas altas
temperaturas, que alcanzan los 27 ºC de promedio y lluvias abundantes. Las
lluvias, es uno de los riesgos que nos lleva a instalar pararrayos en el aeropuerto.
Finalmente, por ser una zona de lluvias abundantes puede existir la posibilidad
de descargas eléctricas producidas por los rayos, esto se solventaría con la
instalación de cuatro puntas de Franklin con sus bajante y tomas de tierra.

39. En diversas instalaciones es muy importante cuidar los equipos y las vidas de
las personas de sobretensiones, esto se logra con un buen diseño de un
sistema de puesta a tierra, para ello se deben tener en cuenta ciertos factores
de la estructura tanto internos como externos como por ejemplo: tipo de
construcción, grado de aislamiento, ubicación, tormentas por año (quizás la
más importante), altura de la estructura, entre otras; todas estas
características representan los índices de determinados literales, los cuales
presentan un valor, con estos valores es que obtenemos el índice de riesgo, el
cual es una sumatoria sencilla y la interpretación del resultado es lo que nos
va a indicar si es recomendable o no instalar un SPAT.

40. Para el caso de mi diseño de un sistema de puesta a tierra en el Aeropuerto
Internacional Carlos Manuel Piar de Puerto Ordaz en el Estado Bolívar, al realizar
el cálculo del índice de riesgo, el valor obtenido fue de 45, por lo que interpretando
este valor, se requería de la instalación de varios pararrayos para cada uno de los
sistemas y equipos del aeropuerto y para la protección de los trabajadores y
pasajeros del mismo. En el diseño del SPAT en el aeropuerto, se instalaron cuatro
pararrayos tipo punta de Franklin , para proteger cada una de las zonas del
aeropuerto como lo es: la torre de control, sala de comunicaciones, control de acceso
a los aviones y los sistemas de los pasajes de las aerolíneas. Estas puntas cuentan
con su respectivos bajantes y tomas de tierra para su correcto funcionamiento, este
tipo de protección genera un cono que repele la acción dañina de los rayos a los
equipos y las personas, además, a mayor altura de la punta de Franklin, mayor es el
radio de protección.

41. Se escogió como pararrayos a la punta de Franklin, ya que la misma es
económica comparado con la Jaula de Faraday, la cual es muy costosa.
Además, en la zona donde se encuentra el aeropuerto, se caracteriza por una
época de lluvia y otra de sequía ambas muy marcadas; ya que el clima es
tropical, aunque varía según las zonas; así, las áreas bajas presentan unas altas
temperaturas, que alcanzan los 27 ºC de promedio y lluvias abundantes. Las
lluvias abundantes por casi seis meses, es uno de los riesgos que nos lleva a
instalar pararrayos en el aeropuerto para evitar cualquier incidente en los
equipos o vidas de las personas.

42. ¿Puede un rayo afectar a un avión y a sus pasajeros en pleno vuelo?
Respuesta: No, porque gracias al efecto de la Jaula de Faraday, que provoca
que el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio sea
nulo, anulando el efecto de los campos externos. Esto se debe a que, cuando el
conductor sujeto a un campo electromagnético externo, se polariza de manera
que queda cargado positivamente en la dirección en que va el campo
electromagnético, y cargado negativamente en el sentido contrario. Puesto que el
conductor se ha polarizado, este genera un campo eléctrico igual en magnitud
pero opuesto en sentido al campo electromagnético, luego la suma de ambos
campos dentro del conductor será igual a 0.

43. Lo que viene a decir que los aviones, al ser una carcasa metálica "hueca",
cuando se le aplica una cantidad de electricidad (como puede ser el impacto
de un rayo), ésta se mantiene únicamente en la superficie de la carcasa, es
decir, la parte externa del avión. Todo el interior, el combustible, y en fin,
todo el contenido se mantiene intacto, sin alterarse ni siquiera en
temperatura. En su defecto a los pasajeros tampoco le sucede nada.